RU2286202C1 - Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas - Google Patents
Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286202C1 RU2286202C1 RU2005119127/15A RU2005119127A RU2286202C1 RU 2286202 C1 RU2286202 C1 RU 2286202C1 RU 2005119127/15 A RU2005119127/15 A RU 2005119127/15A RU 2005119127 A RU2005119127 A RU 2005119127A RU 2286202 C1 RU2286202 C1 RU 2286202C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- hydrogen sulfide
- sulfur
- purified
- purification
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки биогаза, образующегося при анаэробной ферментации различных сельскохозяйственных, пищевых, бытовых и прочих органических отходов.The invention relates to the field of purification of biogas generated during anaerobic fermentation of various agricultural, food, household and other organic waste.
Биогаз, образующийся при ферментации органических отходов, содержит до 60-70% метана и в связи с этим представляет собой ценное сырье для получения тепловой и электрической энергии. Однако при этом он также содержит до 1-4% (об.) сероводорода и примеси других сернистых соединений (меркаптаны, органические сульфиды и пр.). Сернистые соединения должны удаляться из биогаза перед его использованием, что связано как с экологическими ограничениями на выброс сернистых соединений в атмосферу с продуктами утилизации биогаза, так и с высокой коррозионной активностью сероводорода, осложняющей эксплуатацию оборудования утилизации биогаза. Кроме того, из биогаза также желательно выделение диоксида углерода, как с точки зрения повышения концентрации метана в очищенном биогазе, так и с точки зрения потенциальной утилизации СО2 в виде товарных продуктов - жидкой двуокиси углерода или сухого льда.Biogas generated during the fermentation of organic waste contains up to 60-70% of methane and, therefore, is a valuable raw material for the production of thermal and electric energy. However, it also contains up to 1-4% (vol.) Hydrogen sulfide and impurities of other sulfur compounds (mercaptans, organic sulfides, etc.). Sulfur compounds must be removed from biogas before its use, which is associated with both environmental restrictions on the release of sulfur compounds into the atmosphere with biogas recovery products and the high corrosivity of hydrogen sulfide, which complicates the operation of biogas recovery equipment. In addition, the release of carbon dioxide from biogas is also desirable, both from the point of view of increasing the concentration of methane in purified biogas, and from the point of view of the potential utilization of CO 2 in the form of marketable products - liquid carbon dioxide or dry ice.
Для сероочистки биогаза могут применяться абсорбционные, адсорбционные, биохимические, хемосорбционные и окислительные системы (S.М.Zikari, "Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost", http://www.cowpower.cornell.edu/project_docs). С учетом специфики очистки биогаза (относительно небольшие расходы биогаза, отсутствие развитой производственной инфраструктуры на месте его производства, высокие требования к экономичности очистки) наиболее целесообразным с технологической и экономической точек зрения является применение хемосорбционных систем с использованием твердых гранулированных хемосорбентов либо окислительных систем с использованием твердых гранулированных катализаторов, способных окислять сероводород в элементарную серу кислородом воздуха.Absorption, adsorption, biochemical, chemisorption and oxidation systems can be used for biogas desulfurization (S. M. Zikari, "Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost", http://www.cowpower.cornell.edu/project_docs) . Given the specifics of biogas treatment (relatively low biogas costs, lack of developed production infrastructure at the place of its production, high requirements for cleaning efficiency), the most appropriate from a technological and economic point of view is the use of chemisorption systems using solid granular chemisorbents or oxidizing systems using solid granular catalysts capable of oxidizing hydrogen sulfide to elemental sulfur with atmospheric oxygen.
Так, известна каталитическая система в виде реактора с неподвижным слоем гранулированного катализатора, способного окислять сероводород в элементарную серу кислородом воздуха (Патенту США №5700440, кл. В 01 D 53/52, опубл. 23.12.97). В этой системе применяется катализатор, включающий активный компонент - оксид железа, промотированный добавками церия, олова или сурьмы на оксидном пористом носителе, выбранном из ряда: оксид алюминия, оксид кремния, цеолит, на котором протекает реакция селективного окисления сероводорода:So, the known catalytic system in the form of a reactor with a fixed bed of granular catalyst capable of oxidizing hydrogen sulfide into elemental sulfur with atmospheric oxygen (US Patent No. 5700440, CL 01 D 53/52, publ. 23.12.97). This system uses a catalyst comprising an active component - iron oxide promoted with cerium, tin or antimony additives on an porous oxide carrier selected from the series: aluminum oxide, silicon oxide, zeolite, on which the selective hydrogen sulfide oxidation reaction proceeds:
Н2S+1/2O2⇒S+H2O,H 2 S + 1/2 O 2 2 ⇒S + H O,
а также реакции окисления сераорганических соединений.and also oxidation reactions of organosulfur compounds.
Известные окислительные каталитические системы и использующие их способы обладают технологической простотой и отсутствием расходных реагентов, химикатов и вторичных отходов, а также обеспечивают утилизацию сероводорода с получением полезного коммерческого продукта - элементарной серы.Known oxidizing catalytic systems and methods using them have technological simplicity and the absence of consumable reagents, chemicals and secondary wastes, and also provide for the utilization of hydrogen sulfide to produce a useful commercial product - elemental sulfur.
Недостатками в этом случае является неполная конверсия сероводорода либо образование нежелательного продукта побочного глубокого окисления сероводорода - диоксида серы, особенно при концентрациях сероводорода в исходном биогазе более 1.0-1.2 об.%. Таким образом, общее остаточное серосодержание очищенных газов может достигать 1000 ppm и выше, что является недостаточно низкой величиной для большинства технологических вариантов дальнейшего использования биогаза.The disadvantages in this case are the incomplete conversion of hydrogen sulfide or the formation of an undesirable by-product of the deep oxidation of hydrogen sulfide - sulfur dioxide, especially at concentrations of hydrogen sulfide in the initial biogas of more than 1.0-1.2 vol.%. Thus, the total residual sulfur content of the purified gases can reach 1000 ppm and higher, which is not a low enough value for most technological options for the further use of biogas.
Известны также хемосорбционные системы из двух и более хемосорберов с неподвижными слоями твердых гранулированных хемосорбентов на основе оксида цинка, которые позволяют связывать сероводород и другие сернистые соединения в виде сульфида цинка при температурах около 400°С (Справочник азотчика. М.: Химия, 1986, 512 с.):Also known are chemisorption systems of two or more chemosorbers with fixed layers of solid granular zinc oxide-based chemisorbents that allow hydrogen sulfide and other sulfur compounds to be bound in the form of zinc sulfide at temperatures around 400 ° C (Nitrogen Handbook. M .: Chemistry, 1986, 512 from.):
ZnO+H2S⇒ZnS+H2OZnO + H 2 S⇒ZnS + H 2 O
ZnO+COS⇒ZnS+CO2 ZnO + COS⇒ZnS + CO 2
ZnO+RSH⇒ZnS+ROHZnO + RSH⇒ZnS + ROH
2ZnO+CS2⇒2ZnS+H2O2ZnO + CS 2 ⇒2ZnS + H 2 O
Достоинствами таких систем является их технологическая простота, большой опыт практического применения, высокая степень сероочистки (остаточное серосодержание газа менее 1 ppm в пересчете на сероводород), высокая сероемкость хемосорбента.The advantages of such systems are their technological simplicity, wide experience in practical application, a high degree of desulfurization (residual sulfur content of gas less than 1 ppm in terms of hydrogen sulfide), and high sulfur intensity of chemisorbent.
К недостаткам таких хемосорбционных систем следует отнести высокую температуру процесса, требующую существенных энергозатрат и применения соответствующего теплообменного оборудования для предварительного нагрева очищаемого газа, а также образование вторичного отхода очистки - сульфида цинка, подлежащего утилизации. При очистке биогаза, который содержит значительное количество диоксида углерода (до 40-45%) и пары воды, ситуация осложняется возможностью протекания нежелательных побочных реакций образования карбоната цинка и гидролиза сульфида цинка, существенно снижающих реальную сероемкость хемосорбента и обуславливающей его высокий расход.The disadvantages of such chemisorption systems include the high temperature of the process, which requires significant energy consumption and the use of appropriate heat exchange equipment for preheating the gas to be purified, as well as the formation of a secondary purification waste - zinc sulfide to be disposed of. When cleaning biogas, which contains a significant amount of carbon dioxide (up to 40-45%) and water vapor, the situation is complicated by the possibility of undesirable side reactions of formation of zinc carbonate and hydrolysis of zinc sulfide, which significantly reduce the actual sulfur intensity of the chemisorbent and cause its high consumption.
Наиболее близкой к предлагаемой является хемосорбционная система, включающая, по меньшей мере, два параллельных хемосорбера с вертикальными неподвижными слоями твердого гранулированного хемосорбента, содержащего оксиды железа и способного хемосорбировать сероводород (″SULATREAT® H2S Scavenger″, http://www.natcogroup.com).Closest to the proposed one is a chemisorption system comprising at least two parallel chemisorbers with vertical fixed layers of solid granular chemisorbent containing iron oxides and capable of chemisorbing hydrogen sulfide (″ SULATREAT® H2S Scavenger ″, http://www.natcogroup.com) .
В известной хемосорбционной системе взаимодействие сероводорода с оксидом железа протекает с образованием сульфида:In the known chemisorption system, the interaction of hydrogen sulfide with iron oxide proceeds with the formation of sulfide:
Fe2O3+3Н-3H2S⇒Fe2S3+3Н2OFe 2 O 3 + 3H-3H 2 S⇒Fe 2 S 3 + 3H 2 O
Кроме того, оксиды железа могут также улавливать меркаптаны:In addition, iron oxides can also capture mercaptans:
Fe2O3+6RSH=2Fe(RS)3+3Н2OFe 2 O 3 + 6RSH = 2Fe (RS) 3 + 3H 2 O
В присутствии кислорода может протекать окисление сульфида в элементарную серу:In the presence of oxygen, oxidation of sulfide to elemental sulfur can occur:
2Fe2S3+O2⇒2Fe2O3+6S2Fe 2 S 3 + O 2 ⇒ 2Fe 2 O 3 + 6S
Достоинствами известной хемосорбционной системы являются: низкая температура процесса (10-50°С) и, соответственно, низкое энергопотребление и отсутствие теплообменной аппаратуры, высокая сероемкость сорбента (35-60 вес.%, которая в присутствии кислорода может возрастать до 2.5 кг серы на кг хемосорбента), независимость сероемкости от концентрации CO2 и паров воды в биогазе, технологическая простота, высокая эффективность очистки.The advantages of the known chemisorption system are: low process temperature (10-50 ° C) and, accordingly, low energy consumption and the absence of heat exchange equipment, high sorbent sulfur consumption (35-60 wt.%, Which in the presence of oxygen can increase up to 2.5 kg of sulfur per kg chemisorbent), the independence of sulfur intensity from the concentration of CO 2 and water vapor in biogas, technological simplicity, high cleaning efficiency.
Недостатком известной хемосорбционной системы является достаточно высокий расход хемосорбента, невозможность многократной регенерации хемосорбента и образование значительных количеств вторичных отходов (сульфида железа), подлежащих дополнительной утилизации (S.M.Zikari, ″Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost″, http://www.cowpower.cornell.edu/project_docs).A disadvantage of the known chemisorption system is the rather high consumption of chemisorbent, the impossibility of multiple regeneration of chemisorbent and the formation of significant amounts of secondary waste (iron sulfide) that must be recycled (SMZikari, ″ Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost ″, http: // www.cowpower.cornell.edu/project_docs).
Перед автором ставилась задача разработать систему очистки биогаза, отличающуюся существенно сниженным расходом хемосорбента и объемом образования вторичных отходов в сочетании с технологической простотой, низким энергопотреблением и высокой эффективностью очистки.The author was tasked to develop a biogas purification system, characterized by a significantly reduced consumption of chemisorbent and secondary waste generation, combined with technological simplicity, low energy consumption and high purification efficiency.
Поставленная задача решается тем, что хемосорбционно-каталитическая система для очистки биогаза, включающая по меньшей мере два параллельных хемосорбера с неподвижными слоями твердого гранулированного хемосорбента, способного хемосорбировать сероводород, дополнительно включает узел предварительной сероочистки биогаза, состоящий из устройства смешения исходного биогаза с воздухом и частью очищенного от серы биогаза, нагревателя полученной газовой смеси, реактора окисления сероводорода, содержащего неподвижный слой твердого гранулированного катализатора, способного окислять сероводород кислородом до элементарной серы, теплообменник для охлаждения газовой смеси и конденсации паров образовавшейся элементарной серы, а также трубопровод для рециркуляции части очищенного от серы биогаза, причем устройство смешения исходного биогаза с воздухом и частью очищенного от серы биогаза содержит систему управления расходами воздуха и части очищенного от серы биогаза, выполненную с возможностью поддержания концентрации сероводорода в получаемой газовой смеси не выше 1.2 об.% и концентрации кислорода в диапазоне 60-100% от указанной концентрации сероводорода.The problem is solved in that the chemisorption-catalytic system for biogas purification, comprising at least two parallel chemisorbers with fixed layers of solid granular chemisorbent capable of chemisorbing hydrogen sulfide, further includes a preliminary biogas desulfurization unit, consisting of a device for mixing the initial biogas with air and part of the purified from sulfur biogas, a heater of the obtained gas mixture, a hydrogen sulfide oxidation reactor containing a fixed bed of solid granule a liquefied catalyst capable of oxidizing hydrogen sulfide with oxygen to elemental sulfur, a heat exchanger for cooling the gas mixture and condensation of the vapors of the formed elemental sulfur, as well as a pipeline for recycling part of the biogas purified from sulfur, the device for mixing the initial biogas with air and part of the biogas purified from sulfur contains a control system air consumption and part of biogas purified from sulfur, made with the possibility of maintaining the concentration of hydrogen sulfide in the resulting gas mixture not higher than 1.2 b.% and the oxygen concentration in the range of 60-100% of said hydrogen sulfide concentration.
Предлагаемая система может также дополнительно включать блоки выделения диоксида углерода, его последующей осушки и производства из него жидкой двуокиси углерода и/или сухого льда, а также блок для производства тепловой и/или электрической энергии из очищенного биогаза.The proposed system may also further include blocks for the extraction of carbon dioxide, its subsequent drying and production of liquid carbon dioxide and / or dry ice from it, as well as a block for the production of thermal and / or electric energy from purified biogas.
Технический эффект заявляемого изобретения заключается в существенном снижении расхода хемосорбента и объема образования вторичных отходов, утилизации большей части сероводорода в виде полезного рыночного продукта - элементарной серы, возможности утилизации содержащегося в биогазе диоксида углерода в виде высококачественных товарных продуктов (жидкая двуокись углерода, сухой лед), возможности получения тепловой и/или электрической энергии из очищенного биогаза, высокой эффективности очистки биогаза в сочетании с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.The technical effect of the claimed invention is to significantly reduce the consumption of chemisorbent and the volume of secondary waste generation, the utilization of most of the hydrogen sulfide in the form of a useful market product - elemental sulfur, the possibility of utilizing carbon dioxide contained in biogas in the form of high-quality commercial products (liquid carbon dioxide, dry ice), the possibility of obtaining thermal and / or electric energy from purified biogas, high efficiency biogas purification in combination with minimal drops total and operational costs.
Заявляемая система поясняется блок-схемой, приведенной на чертеже. В состав системы входят: устройство смешения (1) исходного биогаза, воздуха и части очищенного от серы биогаза, нагреватель получаемой газовой смеси (2), реактор окисления сероводорода (3) со слоем катализатора окисления сероводорода (4), теплообменник для охлаждения газа и конденсации серы (5), система хемосорберов (6) со слоями хемосорбента (7), способного поглощать сероводород, трубопровод (8) для рециркуляции части очищенного от серы биогаза, блок для выделения диоксида углерода (9), блок для производства энергии (10) из очищенного от диоксида углерода биогаза, блок осушки выделенного из биогаза диоксида углерода (11) с блоком производства жидкой двуокиси углерода и/или сухого льда (12) из осушенного диоксида углерода.The inventive system is illustrated in the block diagram shown in the drawing. The system includes: a mixing device (1) of the initial biogas, air and part of the biogas purified from sulfur, a heater for the resulting gas mixture (2), a hydrogen sulfide oxidation reactor (3) with a catalyst layer of hydrogen sulfide oxidation (4), a heat exchanger for gas cooling and condensation sulfur (5), a system of chemosorbers (6) with layers of chemisorbent (7) capable of absorbing hydrogen sulfide, a pipeline (8) for recycling part of the biogas purified from sulfur, a block for carbon dioxide evolution (9), a block for energy production (10) from carbon dioxide free a biogas plant, a drying unit for carbon dioxide extracted from biogas (11) with a unit for producing liquid carbon dioxide and / or dry ice (12) from dried carbon dioxide.
Устройство смешения (1) снабжено системой управления расходами воздуха и части очищенного от серы биогаза, обеспечивающей, с одной стороны, разбавление получаемой смеси частью очищенного от серы биогаза для поддержания концентрации Н2S на уровне не выше 1.2% (об.) и, с другой стороны, для поддержания в смеси соотношения концентраций O2/Н2S в получаемой газовой смеси находилось в диапазоне 0.6-1.0. Повышение концентрации сероводорода в смеси выше 1.2% может вызывать перегревы в слое катализатора (4), приводящие к снижению селективности окисления (и, как следствие, - к образованию заметных количеств диоксида серы) и недостаточной конверсии сероводорода, что, в свою очередь, приводит к росту расхода хемосорбента (7). Значение соотношения концентраций О2/H2S менее 0.6 приводит к снижению степени превращения сероводорода, выше 1.0 - к избыточному образованию побочного 80 г.The mixing device (1) is equipped with a system for controlling the flow of air and part of biogas purified from sulfur, which, on the one hand, provides dilution of the resulting mixture with part of biogas purified from sulfur to maintain the Н 2 S concentration at the level of no higher than 1.2% (vol.) And, with on the other hand, to maintain the ratio of O 2 / H 2 S concentrations in the mixture in the resulting gas mixture was in the range of 0.6-1.0. An increase in the concentration of hydrogen sulfide in the mixture above 1.2% can cause overheating in the catalyst layer (4), leading to a decrease in the selectivity of oxidation (and, as a result, to the formation of appreciable amounts of sulfur dioxide) and insufficient conversion of hydrogen sulfide, which, in turn, leads to increased consumption of chemisorbent (7). The value of the ratio of concentrations of O 2 / H 2 S less than 0.6 leads to a decrease in the degree of conversion of hydrogen sulfide, above 1.0 - to the excessive formation of side 80 g.
Для выделения диоксида углерода из очищенного от серы биогаза могут применяться абсорбционные, адсорбционные, мембранные и другие известные системы. Для осушки выделенного СО2 возможно применение известных адсорбционных систем. Для утилизации энергии очищенного биогаза могут применяться известные системы сжигания (для получения тепловой энергии) или известные системы для генерации тепла и электроэнергии на основе дизель-генераторов, газовых турбин, топливных элементов и пр.Absorption, adsorption, membrane and other known systems can be used to isolate carbon dioxide from biogas purified from sulfur. For drying the isolated CO 2, it is possible to use known adsorption systems. To utilize the energy of purified biogas, well-known combustion systems (for generating thermal energy) or well-known systems for generating heat and electricity based on diesel generators, gas turbines, fuel cells, etc. can be used.
Принцип действия заявляемой системы заключается в следующем. В устройстве смешения (1) исходный биогаз смешивается с атмосферным воздухом, расход которого выбирается таким образом, чтобы соотношение концентраций O2/Н2S в получаемой газовой смеси находилось в диапазоне 0.6-1.0, а также с частью очищенного от серы биогаза, рециркулируемого по трубопроводу (8) с расходом, обеспечивающим разбавление получаемой газовой смеси так, чтобы концентрация сероводорода в смеси не превышала 1.2 об.%. Полученная газовая смесь нагревается в нагревателе (2) и подается в реактор (3). Выходящие из реактора (3) газы охлаждаются в теплообменнике (5), с конденсацией и отделением потока жидкой элементарной серы. Охлажденные газы подаются в хемосорбционную систему (6), состоящую из двух параллельно установленных поочередно работающих хемосорберов.The principle of operation of the claimed system is as follows. In the mixing device (1), the initial biogas is mixed with atmospheric air, the flow rate of which is selected so that the concentration ratio of O 2 / H 2 S in the resulting gas mixture is in the range 0.6-1.0, as well as with part of the biogas recirculated from sulfur recirculated by pipeline (8) with a flow rate ensuring dilution of the resulting gas mixture so that the concentration of hydrogen sulfide in the mixture does not exceed 1.2 vol.%. The resulting gas mixture is heated in the heater (2) and fed to the reactor (3). The gases leaving the reactor (3) are cooled in a heat exchanger (5), with condensation and separation of the liquid elemental sulfur stream. Cooled gases are supplied to the chemisorption system (6), which consists of two chemically sorbed alternately working in parallel.
Очищенный от серы биогаз подвергается очистке в блоке (9) для выделения СО2. Очищенный от СО2 биогаз подается на блок производства тепловой и/или электрической энергии (10). Выделенный диоксид углерода осушается в блоке осушки (11) с последующим производством продуктовой двуокиси углерода (жидкая двуокись углерода и/или сухой лед) на блоке (12).The biogas purified from sulfur is purified in block (9) to separate CO 2 . The biogas purified from CO 2 is fed to the heat and / or electric energy production unit (10). The separated carbon dioxide is dried in the drying unit (11), followed by the production of product carbon dioxide (liquid carbon dioxide and / or dry ice) on the unit (12).
Достоинством предлагаемой хемосорбционно-каталитической системы по сравнению с системой, принятой за прототип, является существенное снижение расхода хемосорбента (не менее чем в 10-20 раз) и соответствующее снижение количества образующихся вторичных отходов.The advantage of the proposed chemisorption-catalytic system compared with the system adopted for the prototype is a significant reduction in the consumption of chemisorbent (not less than 10-20 times) and a corresponding reduction in the amount of secondary waste generated.
По сравнению с окислительными системами предлагаемая система отличается существенно более высоким уровнем очистки газа и более высокой технологической надежностью при переработке исходного биогаза с переменным содержанием сероводорода (от 0.01 до 8 об.%).Compared with oxidizing systems, the proposed system is characterized by a significantly higher level of gas purification and higher technological reliability during the processing of the initial biogas with a variable content of hydrogen sulfide (from 0.01 to 8 vol.%).
Примеры использования заявляемой хемосорбционно-каталитической системыExamples of the use of the inventive chemisorption-catalytic system
Пример 1Example 1
Сероочистке в системе, изображенной на фиг.1 и описанной выше, подвергается исходный биогаз, содержащий 60% (об.) метана, 35% СО2, 1% сероводорода, 4% паров воды с расходом 10 тыс.м3/сутки и исходной температурой ~30°С. В устройстве смешения (газовом насосе) (1) биогаз смешивается с атмосферным воздухом (расход 12.5 м3/час). Полученная газовая смесь нагревается в нагревателе (2) до 180°С и подается в реактор (3). В слое (4) используют алюможелезооксидный катализатор в виде цилиндрических гранул высотой и диаметром 5 мм. Выходящие из реактора (3) газы охлаждаются в теплообменнике (5) до температуры 120-140°С, с конденсацией и отделением потока жидкой элементарной серы. Охлажденные газы подаются в хемосорбционную систему (6), состоящую из двух параллельно установленных поочередно работающих хемосорберов. В слоях (7) используется железооксидный хемосорбент также в виде цилиндрических гранул высотой и диаметром 5 мм.The source biogas containing 60% (vol.) Methane, 35% CO 2 , 1% hydrogen sulfide, 4% water vapor with a flow rate of 10 thousand m 3 / day and the original is subjected to desulfurization in the system depicted in figure 1 and described above. temperature ~ 30 ° С. In a mixing device (gas pump) (1) biogas is mixed with atmospheric air (flow rate 12.5 m 3 / h). The resulting gas mixture is heated in the heater (2) to 180 ° C and fed to the reactor (3). In the layer (4), an aluminum-iron oxide catalyst is used in the form of cylindrical granules with a height and diameter of 5 mm. The gases leaving the reactor (3) are cooled in a heat exchanger (5) to a temperature of 120-140 ° C, with condensation and separation of the flow of liquid elemental sulfur. Cooled gases are supplied to the chemisorption system (6), which consists of two chemically sorbed alternately working in parallel. In layers (7), iron oxide chemisorbent is also used in the form of cylindrical granules with a height and diameter of 5 mm.
Очищенный от серы биогаз подвергается абсорбционной аминовой очистке в блоке (9) для выделения СО2. Очищенный от CO2 биогаз с концентрацией метана около 90 об.% подается на дизель-генератор (10), вырабатывающий 1.05 МВт электроэнергии и 1.20 МВт тепловой энергии (при собственном энергопотреблении системы очистки биогаза не более 200-300 кВт). Выделенный диоксид углерода осушается в цеолитных адсорберах (11) с производством продуктовой двуокиси углерода, содержащей не менее 99.8% CO2, которая затем компримируется и сжижается на блоке (12) для получения высококачественной товарной жидкой двуокиси углерода (годовой объем производства - более 2000 тонн).The biogas purified from sulfur is subjected to absorption amine purification in block (9) to separate CO 2 . Biogas purified from CO 2 with a methane concentration of about 90 vol.% Is fed to a diesel generator (10) that generates 1.05 MW of electric power and 1.20 MW of thermal energy (with the own energy consumption of the biogas treatment system no more than 200-300 kW). The separated carbon dioxide is dried in zeolite adsorbers (11) with the production of carbon dioxide product containing at least 99.8% CO 2 , which is then compressed and liquefied on block (12) to produce high-quality liquid carbon dioxide (annual production volume is more than 2000 tons) .
Достигается очистка биогаза до остаточного серосодержания не выше 1 ppm при расходе хемосорбента в хемосорберах (6) не более 40 кг/сутки. При этом расход элементарной серы в конденсаторе (5) составляет ~5 кг/час.Achieving biogas purification to a residual sulfur content of not higher than 1 ppm at a consumption of chemisorbent in chemosorbers (6) no more than 40 kg / day. In this case, the consumption of elemental sulfur in the condenser (5) is ~ 5 kg / h.
В аналогичных условиях в системе, принятой за прототип, расход хемосорбента составляет не менее 500 кг/сутки. В этих же условиях известные окислительные системы не обеспечивают снижения суммарной концентрации H2S, SO2 и паров серы (в пересчете на сероводород) ниже 1000 ppm (0.1 об.%), что не позволяет использовать полученный биогаз для производства товарной двуокиси углерода и ограничивает его применение для производства энергии.Under similar conditions, in the system adopted for the prototype, the consumption of chemisorbent is at least 500 kg / day. Under the same conditions, the known oxidizing systems do not reduce the total concentration of H 2 S, SO 2 and sulfur vapor (in terms of hydrogen sulfide) below 1000 ppm (0.1 vol.%), Which does not allow the use of biogas for the production of marketable carbon dioxide and limits its use for energy production.
Пример 2.Example 2
Концентрация сероводорода в исходном биогазе возрастает до 2.0 об.%. В устройство (1) по трубопроводу (8) подается часть очищенного от серы биогаза в объеме, обеспечивающем разбавление получаемой смеси до концентрации Н2S 1.0% (около 10 тыс.м3/час), кроме того, расход воздуха повышается до 25 м3/час.The concentration of hydrogen sulfide in the initial biogas increases to 2.0 vol.%. A portion of the biogas purified from sulfur is supplied to the device (1) through the pipeline (8) in a volume that ensures dilution of the resulting mixture to a concentration of H 2 S 1.0% (about 10 thousand m 3 / h), in addition, the air flow increases to 25 m 3 / hour
Достигается очистка биогаза до остаточного серосодержания не выше 1 ppm при расходе хемосорбента в хемосорберах (6) не более 80 кг/сутки. При этом расход элементарной серы в конденсаторе (5) составляет ~10 кг/час.Achieving biogas purification to a residual sulfur content of not higher than 1 ppm at a consumption of chemisorbent in chemosorbers (6) no more than 80 kg / day. The consumption of elemental sulfur in the condenser (5) is ~ 10 kg / h.
В аналогичных условиях в системе, принятой за прототип, расход хемосорбента составляет не менее 1000 кг/сутки. В этих же условиях известные окислительные системы без рециркуляции очищенного биогаза не обеспечивают снижения суммарной концентрации Н2S, SO2 и паров серы (в пересчете на сероводород) ниже 2500 ppm (0.25 об.%), что не позволяет использовать полученный биогаз для производства товарной двуокиси углерода и энергии.Under similar conditions, in the system adopted for the prototype, the consumption of chemisorbent is at least 1000 kg / day. Under the same conditions, the known oxidizing systems without recirculation of purified biogas do not provide a decrease in the total concentration of H 2 S, SO 2 and sulfur vapor (in terms of hydrogen sulfide) below 2500 ppm (0.25 vol.%), Which does not allow the use of the obtained biogas for commercial production carbon dioxide and energy.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119127/15A RU2286202C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119127/15A RU2286202C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2286202C1 true RU2286202C1 (en) | 2006-10-27 |
Family
ID=37438608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005119127/15A RU2286202C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2286202C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521508C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Method of thermal deactivation of biogas of solid domestic waste landfills |
-
2005
- 2005-06-02 RU RU2005119127/15A patent/RU2286202C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521508C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Method of thermal deactivation of biogas of solid domestic waste landfills |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Awe et al. | A review of biogas utilisation, purification and upgrading technologies | |
| JP7075910B2 (en) | Acid gas treatment | |
| CN103204470B (en) | Gas transformation deep purifying technique for separating and purifying CO and H2 of calcium carbide furnace | |
| EP2804692B1 (en) | Method for removing sulfur containing compounds from fluid fuel streams | |
| Awe et al. | Laboratory-scale investigation of the removal of hydrogen sulfide from biogas and air using industrial waste-based sorbents | |
| CN104087354B (en) | A kind of technique utilizing yellow phosphoric tail gas synthetic natural gas | |
| CN101352653B (en) | Low-temperature micro-oxygen purification method for removing harmful gas in yellow phosphorus tail gas | |
| US3438727A (en) | Absorbent regeneration using carbon regenerant | |
| CN204400624U (en) | A kind of production system for the preparation of high purity liquid carbonic acid gas | |
| Żarczyński et al. | Practical methods of cleaning biogas from hydrogen sulphide. Part 1, application of solid sorbents | |
| CA2698246C (en) | A system and process for hydrocarbon synthesis | |
| KR20230171436A (en) | Process to purify and convert carbon dioxide using renewable energy | |
| JP2000248286A (en) | Purification process for coke oven gas | |
| CN102631832A (en) | Slight hydrogen sulfide removal device and method in acidic gas | |
| JP2021505364A (en) | Sulfur recovery unit tail gas treatment system | |
| RU2520554C1 (en) | Gas desulphurisation procedure | |
| CN107537297B (en) | Clean and environment-friendly flue gas circulating desulfurization process | |
| RU2286202C1 (en) | Chemisorptive-catalytic system for purification of the biogas | |
| RU48810U1 (en) | CHEMOSORPTION-CATALYTIC SYSTEM FOR CLEANING BIOGAS | |
| CN113117470B (en) | Method for tail gas desulfurization and sulfur recycling in low-temperature methanol washing process | |
| CA2453155A1 (en) | Propane desulphurization | |
| US10689254B1 (en) | Methods for SO2 recoveries from sulfur plants | |
| CN111097273B (en) | Method and device for treating FCC (fluid catalytic cracking) regenerated flue gas | |
| CN106190386A (en) | A kind of method of deep natural gas removing organic sulfur | |
| US11591533B1 (en) | Removal of hydrogen sulfide and other acids from hydrocarbon gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070603 |